Разработка датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью

Министерство общего и профессионального

образования РФ

Владимирский Государственный Университет

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ТЕМЕ:

«Разработка датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью.»

Выполнил:

Студентка гр МиС-296

Зайцева Т.А

Принял:

Мищенко З.В.

Содержание:

I. Разработка технического задания.

1.1. Назначение.

1.2. Условия эксплуатации.

1.3. Механические воздействия.

1.4. Эксплутационные требования.

II. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ датчик перемещения с изменяющейся индуктивностью.

III. ПРИНЦЫП ДЕЙСТВИЯ датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью.

IV. Расчет основных конструктивных элементов

V. Оценка метрологических характеристик.

5.1. Отнасительная погрешность.

5.2. Относительная чувствительность.

5.3. Определяем диапазон измерений.

VI. Расчет основных конструктивных элементов в MatCad.

Список литературы:

I.Разработка технического задания.

1.1. Назначение.

Датчик перемещения с изменяющейся индуктивностью предназначен для преобразования линейного перемещения в изменение индуктивности его обмоток.

1.2. Условия эксплуатации.

Климатические условия в рабочих условиях должны соответствовать ГОСТ 22261 или таблица № 1

Таблица №1

Влияющие величины	Нормальное значение	Допустимое значение
Температура окружающей среды,C	20-25	2
Атмосферное давление, кПа	84-106,7	-
Относительная влажность,	30-80	-
Внешние магнитное поле	Практически отсутствует	Магнитное поле Земли
Напряжение питающей сети переменного тока, В	По ГОСТ21128	±10
Частота питающей сети, Гц	50 400	±0,5 ±10

Во время эксплуатации, датчик должен находится в обогреваемом и охлаждаемом помещение без непосредственного воздействия осадков, песка, пыли.

1.3. Механические воздействия.

Датчик перемещения с изменяющейся индуктивностью, во время работы должен быть устойчивым и прочным к воздействию однократных и многократных механических ударов.

Данные датчики должны сохранять свои характеристики при воздействии постоянных магнитных полей сетевой частоты с напряженностью до 400А/м.

1.4. Эксплутационные требования.

Безопасность эксплуатации датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью должна обеспечиваться

1)прочностью установленной в стандартах,

2)изоляцией электрических цепей,

3)надежным креплением при монтаже на объекте.

II.РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ датчик перемещения с изменяющейся индуктивностью.

Для получения выходного сигнала, индуктивный датчик должен быть включен в электрическую схему.

III.ПРИНЦЫП ДЕЙСТВИЯ датчика перемещения с изменяющейся индуктивностью.

Действие датчика основано на преобразование линейного перемещения в изменение индуктивности его обмоток путем воздействия на подвижный элемент магнитной системы - якорь(1).Обмотки(2) датчика включены в фазочувствительный мост с выпрямителем, собранный по кольцевой схеме .(Рисунок 1)

Принцип действия индуктивного датчика основан на изменении

индуктивной системы под воздействием входной величены. Индуктивность электромагнитной системы L определяется отношением потока сцепления к вызвавшему их I.

В индуктивных датчиках изменяющимся параметром цепи является индуктивное сопротивление

частота переменного тока

Lx- индуктивность датчика, изменяющаяся при перемещение подвижной системы датчика.

Эти системы применяются лишь на переменном токе, величина которого будет изменяться при изменении

И

ндуктивность дроселя при ненасыщенном магнитопроводе может быть выраженна следующей формулой

Где w-число витков обмотки дросселя,

Rm-магнитное сопротивление сердечника и якоря,

-длинна воздушного зазора,

Sb- площадь поперечного сечения воздушного зазора.

л
я тока и тангенса угла сдвига фаз в цепи нагрузки имеем:

где R-активное сопротивление обмотки дросселя

Zн - полное сопротивление нагрузки

Таким образом, при изменении длинны или площади поперечного сечения Sb воздушного зазора будет изменяться величина тока и угол сдвига фаз между векторами напряжения и тока.

Для определения пределов изменения тока в цепи нагрузки для магнитных систем при различных положениях якоря можно поступить следующим образом: амплитуда тока в цепи нагрузки Zн, С
другой стороны , где значение магнитного потока

может быть выражено через магнитную индукцию B как

таким образом,

При определение магнитного потока формула для индуктивности

имеет следующий вид

или

Подставляя Im и умножая на ,находим

Н
аконец из выражения

Где Lc-средняя длинна магнитной силовой линии в сердечнике,

Sc-площадь поперечного сечения сердечника

Lяк- длинна пути магнитного потока в якоре

Sяк-площадь поперечного сечения якоря

-магнитная проницаемость для сердечника при значении магнитной индукции Bm1

• магнитная проницаемость для якоря при значении магнитной индукции в якоре Bm2

Далее имеем

Задаваясь значением Lx по формуле №1 определяется величина Bm и соответствующие ей значения , а затем по формуле №2

Либо в зависимости оттого,какая из этих величин изменяется при работе датчика.

IV.Расчет основных конструктивных элементов

Дано

b1=0.01м

b=0.015м

а=0,01м

а1=а/2=0,005м

с=0,01м

=0,0005м

Определить индуктивность датчика

Где

З

начение -магнитной проницаемости в магнитопроводе- зависит от велечены индукции B.

B=(0.3-0.5)­­­­­­­----B=0.3

-индукция в якоре

Индукция в якоре Bmяк=0,6 соответствует =4340

Таким образом

и
следовательно при

Е
сли ,то число витков определяется как

Г
де q-площадь поперечного сечения провода ,а f-коэффициент заполнения.

Следовательно

Для провода ПЭ ,а выберем тогда

а

Для получения зависимости индуктивности датчика от величины воздушного зазора, может быть использовано следующие выражение

Собственный коэффецент размагничивания

Наименьшая величина магнитопровода

Определим наименьшую величину измерительного зазора

Где ,

Т
ак как а тогда

V.Оценка метрологических характеристик.

5.1. Отнасительная погрешность.

Пусть

а ,тогда

5
.2. Относительная чувствительность.

5.3. Определяем диапазон измерений.

VI.Расчет основных конструктивных элементов в MatCad.

VII.Список литературы: